Forskare har publicerat mycket detaljerade bilder av neuroner i laboratorier som använder extrema ultravioletta strålningar som kan hjälpa analysen av neurodegenerativa sjukdomar.

Den internationella studien, ledd av University of Southamptons doktor Bill Brocklesby och professor Jeremy Frey, använde koherent extremt ultraviolett (EUV) ljus från en ultrasnabb laser för att skapa bilder av proverna genom att samla spritt ljus, utan behov av ett objektiv.

Tekniken gav extraordinära detaljer jämfört med traditionella ljusmikroskopbilder, öka möjligheten för potentiella tillämpningar inom medicin inklusive studien av Alzheimers sjukdom.

Forskare har publicerat sina resultat i Vetenskapliga framsteg .

Teamet utförde arbetet i Southampton och vid Artemis -anläggningen i Rutherford Appleton Laboratory, Harwell. Den småskaliga demonstrationen avslöjar att extra detaljer kan provtagas utan stora, dyra anläggningar som synkrotroner och fria elektronlasrar.

Dr Bill Brocklesby, från Zepler Institute for Photonics and Nanoelectronics, säger:"Möjligheten att ta detaljerade bilder av känsliga biologiska strukturer som neuroner utan att orsaka skada är mycket spännande, och att göra det i labbet utan att använda synkrotroner eller andra nationella anläggningar är en riktig innovation.

"Vårt sätt att avbilda fyller en viktig nisch mellan avbildning med ljus, som inte ger de fina detaljer vi ser, och saker som elektronmikroskopi, som kräver kryogen kylning och noggrann provberedning. "

Samarbetsforskningen kombinerade Southampton -expertis med Dr. Richard Chapman och hans team vid Central Laser Facility, och forskningspartners från Tyskland och Italien.

EUV -avbildningstekniken bearbetar flera spridningsmönster från ett prov med hjälp av en datoralgoritm. Projektet jämförde EUV-bilder av lab-odlade neuroner som härrör från möss med traditionella ljusmikroskopbilder, avslöjar dess mycket finare detaljer. Till skillnad från hård röntgenmikroskopi, ingen skada observerades av den känsliga neuronstrukturen.

Professor Jeremy Frey, Chef för Computational Systems Chemistry, säger:"Det har varit en lång och ihållande ansträngning men mycket givande. I april 2003, vi började en resa med tilldelningen av ett Engineering and Physical Sciences Research Council Basic Technology-bidrag för ny teknik för nanoskala röntgenkällor:Mot enkel isolerad molekylspridning.

"Ungefär 17 år senare, nästan till dagen, vårt papper i Vetenskapliga framsteg visar att insatsen var väl värd vårt hårda arbete från vårt tvärvetenskapliga team, att få de första ultrahögupplösta bilderna av ett verkligt biologiskt prov med hjälp av koherent mjukröntgenmikroskopi (ptyografi). Vi ser fram emot att applicera vårt mikroskop på många biologiska, kemiska och materiella problem.

"Vi fortsätter att sträva efter ännu högre upplösning med det slutgiltiga målet att avbilda molekylär bild, ett mål som nu verkar mycket i sikte. "

EUV -mikroskopi ger många fördelar jämfört med optisk, hård röntgen- eller elektronbaserad teknik, men traditionella EUV -källor och optik har hittills krävt stor tillhörande skala och kostnad.

Denna nya strategi har fokuserat på olinjära optiska tekniker och, särskilt, från hög harmonisk generation (HHG) med intensiva femtosekundlasrar. Efter dessa resultat, Artemis -teamet i Oxford arbetar för att kunna erbjuda regelbunden tillgång till denna teknik i framtiden.

Kombinationen av tomografisk avbildningsteknik med dessa senaste framsteg inom laserteknik och sammanhängande EUV-källor har också potential för högupplöst biologisk avbildning i 3D.